Как закаляют стекло — статьи компании Технопарк

Безопасное стекло – значит, закаленное. После обработки при высоких температурах стекло приобретает максимальную стойкость к повреждениям – такой эффект достигается за счет равномерного распределения внутреннего напряжения. В целом закаленное стекло намного надежнее в эксплуатации, чем обычное, благодаря следующим неоспоримым преимуществам материала:

• увеличение прочности в 8-10 раз;
• минимальная травматичность при разрушении – при разбивании стекло разлетается на мелкие осколки с тупыми краями;
• отличная термостойкость – закаленное стекло выдерживает колебания температур от +300 до -150 градусов.

Как выглядит рабочий процесс

Поэтапно рассмотрим, как закаливают стекло в специальных производственных цехах:

• Заготовки стекла разрезают и отправляют на закаливание с уже подготовленными и специально обработанными кромками в горизонтальной печи, где температура достигает +700 градусов.
• Разрезают стекло с учетом требуемых размеров для будущего изделия или, если нет конкретного проекта, то с учетом размера печи для закаливания.
• При термическом закаливании стекла используют современные технологии для компьютерного управления процессом и контролирования температурного режима.
• После сильного нагревания до +680 градусов стекло резко охлаждают в специальной камере сильным потоком холодного воздуха. Благодаря такой технологии на поверхности формируется защитная пленка, которая повышает прочностные характеристики листового стекла.

Виды закаленного стекла

Обработка у закаленного стекла может отличаться, но в общей сложности можно выделить 3 вида:

• Стандартное закаленное стекло, которое используют для остекления окон, в промышленности и строительстве.
• Триплекс – многослойное закаленное стекло, которое не разбивается, а только трескается в случае повреждения.
• Стекло-протектор – закаленное стекло в виде тонкой пленки для экранов.

Оборудование для закалки стекла

Выше мы рассмотрели, как закаляют стекло в специальных печах. Какие бывают печи и чем они отличаются? Корпус таких печей защищен надежной теплоизоляцией, при обработке стекла в печи достигается оптический эффект верхнего слоя. Также в печах используют нити накала, дополнительно защищенные от перегрева, не имеющие спаек и служащие без сбоев годами.

В горизонтальных печах закаливания устанавливают принудительные конвекторы – полезный функционал для формирования конечного продукта при минимальных отходах и повышения производительности до 40%.

Для закалки рифленого или энергосберегающего стекла с минимальным эмиссионным напылением чаще всего используют конвекционные печи, укомплектованные специальными вентиляторами, подающими горячий воздух от нагревательных ТЭНов. Процесс закалки стекла, как уже говорили выше, контролируется через компьютер и специальный интерфейс, где отображаются все рабочие данные.

Получить больше информации о преимуществах закаленного стекла и технологии закаливания, а также узнать цены на готовую продукцию можно у менеджеров нашей компании.

подробная инструкция как производится закалка своими руками

В качестве отделочного материала стекло способно вывести ваш интерьер на новый уровень, если этого будет требовать общий стиль помещения. Но, как мы все прекрасно знаем, оно является очень красивым, но очень хрупким материалом. Для того, чтоб решить эту проблему, нужно узнать, как закалить стекло и где такой материал может пригодиться.

Краткое содержимое статьи:

Общие характеристики

Технология закалки стекол предусматривает определенные уровни термической обработки, пройдя которые прочность стекла увеличивается в шесть-семь раз. Во время этого процесса ему приходится пройти через перепады температуры, которые могут доходить до трехсот градусов Цельсия.

После закалки стекло становится, по сути, другим материалом, поскольку теперь его нельзя будет разрезать, просверлить в нем отверстие и банально разбить.

Естественно, вышеперечисленное еще зависит и от его толщины, потому подобные решения пришлись к месту в эру смартфонов. Например, образец закаленного стекла размерами пять на пять сантиметров, должен будет рассыпаться на пять десятков мелки частей, если воздействовать на него острой поверхностью, которая обеспечит давление до ста грамм.

Способы закалки

На данный момент в индустрии есть всего два вида для закалки стекла. Первый можно встретить очень редко, и он требует химического замещения молекул натрия молекулами калия.

Второй намного проще и традиционнее – простая термическая обработка. При этом стекло разогревается до определенной температуры, после чего охлаждается. Происходит это определенное количество раз.

Технология производства

Для того чтобы понять, можно ли закалить стекло самому, стоит разобраться в процессе закалки в промышленных условиях. Как я уже сказал ранее, сейчас преимущественно используют нагревание стекла, с его последующим очень быстрым охлаждением.

Для этого нужно довести стекло до температуры, которая будет выше уровня его плавления, после чего идет быстрое понижение его температуры за счет охлаждения. Такие перепады образовывают напряжение высокого уровня, которое постепенно делает стекло более устойчивым к физическим раздражителям.

Для принудительного охлаждения часто используют воздушную турбину, которая с большой скоростью обдувает стекло охлажденным воздухом.

Некоторые компании в свой технологический процесс добавляют дополнительные жидкости, которые способствуют теплообмену воздуха и стекла. При этом возрастает погрешность при охлаждении, поскольку разжаренное стекло заставляет выкипать дополнительные жидкости даже с воздуха.

Таким образом, закалка стекла своими руками должна сопровождаться наличием соответствующего оборудования, которое может обеспечить и работать со столь высокими температурами. К этому прибавляем охлаждение и дополнительные реагенты.

Оборудование

В современном мире все технологии производства находятся на уровне, который казался сложным и невозможным еще пол сотни лет назад. То же самое касается и закалки стекла. Благодаря этому стало возможным производство стекла и стеклянных конструкций самой разной формы. Касается это как больших так и маленьких деталей.

Если говорить о сложности, то стоит знать, что для изогнутых по краям дисплеев современных телефонов, компаниям, которые производили для них защитное закаленное стекло, пришлось создать новый технологический процесс, которые применяется всего несколько лет. Если говорить о том, что необходимо для закалки стекла, то стоит вспомнить об оборудовании для горизонтального способа закалки.

Такая технология является достаточно популярной, поскольку дает возможность для закалки стекла, площадь которого может достигать шести квадратных метров при толщине в полтора сантиметра. Явным плюсом такого способа будет температура работы. Все потому, что оборудование для такого типа закалки, имеет закрытый тип конструкции, что дает возможность развивать температуры до семи-восьми сотен градусов Цельсия.

Если же оборудование будет открытого типа, то может понадобиться температура, которая будет превосходит вышеназванную на 200-300 градусов, что опасно как для стекла, так и для персонала, который с ним работает.

Также, к достоинствам можно добавить наличие системы для предотвращения физического разрушения материала при работе. Речь идет как раз про стекло. Кроме того, такую печь проще обслуживать, поскольку для мастера будет доступ ко всем важным деталям системы.

Этапы закалки стекла

Если вас все еще интересует инструкция для правильной закалки стекла, то стоит узнать о всех операциях, которые приходится произвести над стеклом при его укреплении.

Все начинается из правильной подготовки. Для этого в первую очередь нужно определить, какое стекло подойдет для закалки, а какое стоит забраковать. Дальше приходят на помощь чертежи, по которым стекло разрезается, после чего обрабатывают его края. Теперь нужно предусмотреть все отверстия, которые нужно сделать в стекле, поскольку после закалки это будет сделать невозможно.

Только после этого стекло отправляется на очистку от грязи и сушится в специальных камерах. После нанесения маркировки оно отправляется в печь, где и будет проходить закалка.

Когда стекло получит требуемый уровень прочности, персоналу необходимо проверить уровень его качества – образцы которые его не проходят в продажу не поступают. Дальше нужно упаковать изделие и оправить с службу транспортировки.

Стекло, которое проходит все эти этапы и оказывается в ваших стеклопакетах, из которых делают окна, двери, витрины, перегородки и вообще все что угодно. Незаменимо оно в первую очередь в автопроме, где во всех случаях используется закаленное стекло.

Фото советы как закалить стекло

Методы упрочнения стекла — Abrisa Technologies

Упрочнение стекла может быть выполнено с помощью трех основных процессов; закалка, термоупрочнение и химическое упрочнение с целью повышения термостойкости и общей прочности стекла.

Термическая закалка

Закаленное или закаленное стекло представляет собой тип безопасного стекла, подвергаемого контролируемой термической обработке для повышения его прочности по сравнению с обычным стеклом. Закалка вызывает сжатие внешних поверхностей и растяжение внутренних поверхностей. Такие напряжения заставляют стекло при разрушении рассыпаться на мелкие зернистые куски, а не раскалываться на зазубренные осколки, как создается листовое стекло (также известное как отожженное стекло). Гранулированные куски с меньшей вероятностью могут причинить травму.

Благодаря своей безопасности и прочности закаленное стекло используется в самых разных областях, включая окна пассажирских транспортных средств, душевые двери, архитектурные стеклянные двери и столы, поддоны для холодильников, в качестве компонента пуленепробиваемого стекла, для водолазных масок, и различные типы тарелок и посуды.

Термозакаленное стекло доступно в размерах 160” x 92” (4064 мм x 2336,8 мм). Этот процесс может быть выполнен на стекле с минимальной толщиной 1/8 дюйма (3,175 мм) и максимальной толщиной 1/2 дюйма (12,7 мм), (толщиной 1 дюйм для более мелких деталей — до 30 дюймов x 24 дюйма или 762 мм x 6090,6 мм). В процессе термозакалки стеклянная подложка помещается на роликовый стол, а затем проходит через печь, нагревая стекло выше температуры отжига примерно до 720°C в некоторых случаях. Затем стекло быстро охлаждают (закаливают) принудительной вентиляцией.

Термическое упрочнение

Процесс термической обработки обычного флоат-стекла заключается в нагревании стекла выше его точки размягчения (свыше 600°C) и последующем быстром охлаждении. Это охлаждение замораживает внешние поверхности в их расширенном состоянии, позволяя внутреннему материалу втягиваться при падении температуры, тем самым создавая прочность на сжатие во внешних слоях и напряжение во внутреннем слое. Прочность на сжатие в закаленном стекле выше, чем в термоупрочненном стекле.

Термоупрочненное стекло доступно в размерах 168 x 96 дюймов (4 367,2 мм x 2 438,4 мм). Этот процесс может быть выполнен на стекле с минимальной толщиной 1/8 дюйма (3,175 мм) и максимальной толщиной 1/2 дюйма (12,7 мм), (толщина 1 дюйм или 25,4 мм для более мелких деталей — до 32 дюймов x 25 дюймов или 812,8 мм x 635 мм). В процессе термоупрочнения стеклянная подложка обрабатывается аналогично полностью закаленной детали, за исключением того, что температура и время цикла, а также параметры закалки меняются.

Химическое упрочнение

Стекло с высоким ионным обменом или HIE™ компании Abrisa Technologies — это химически упрочненное стекло, которое имеет повышенную прочность в результате химического процесса на выходе. Стекло погружают в ванну с калиевой солью (обычно нитратом калия) при температуре 300°C. Это приводит к тому, что ионы натрия на поверхности стекла замещаются ионами калия из раствора ванны. Эти ионы калия больше, чем ионы натрия, и поэтому вклиниваются в промежутки, оставленные меньшими ионами натрия, когда они мигрируют в раствор нитрата калия. Эта замена ионов приводит к тому, что поверхность стекла находится в состоянии сжатия, а сердцевина — в компенсирующем растяжении. Поверхностное сжатие химически упрочненного стекла может достигать 690 МПа. Этот процесс обычно увеличивает прочность стекла в 6-8 раз по сравнению с флоат-стеклом. Процесс ионного обмена создает глубокий компрессионный слой на поверхности стеклянной конструкции, уменьшая появление дефектов после включения в конечный продукт и ввода его в эксплуатацию.

Химически упрочненное стекло имеет минимальную толщину 0,30 мм (0,012 дюйма) и максимальную толщину 19 мм или (0,75 дюйма). Минимальный размер 25,4 мм x 25,4 мм или (1″ x 1″), а максимальный размер 914,4 мм x 736,6 мм или (36″ x 29″). Максимальный размер по диагонали 1056,8 мм x 736,6 мм или (42″ x 29″) — примерно 51″ по диагонали.

Изменения свойств из -за укрепления стекла

Изменение тепла. от 3 до 4x

от 4 до 5x

Изменение теплового отпуска

Увеличение тепла. Изменение химического упрочнения (8 часов)

Изменение химического упрочнения (16 часов)

Термостойкость*

1,8–2,5x

1,8–2,5x

Изменение теплового отпуска

Изменение при термическом упрочнении

Изменение при химическом упрочнении (8 часов)

Изменение при химическом упрочнении (16 часов)

Твердость по Виккерсу*

Изменение при термическом отпуске

Изменение при химическом упрочнении

30

Изменение при химическом упрочнении (9 часов) Изменение прочности (16 часов)

Максимальная температура

Изменение теплового отпуска

Изменение термоупрочнения

Изменение химического упрочнения (8 часов)

Изменение химического упрочнения (16 часов)

Ср. Напряжение сжатия на поверхности**

>69 МПа

От 24 МПа до 69 МПа

Среднее >165 МПа

Среднее >325 МПа

*Относительное увеличение по сравнению с отожженным стеклом. 5x означает в 5 раз больше.
**По данным измерительного прибора FSM 6000.

Пристальный взгляд на процесс закалки стекла

Как известно специалистам в области коммерческого и жилищного строительства, закаленное стекло почти в 5 раз прочнее обычного отожженного стекла. Закалка означает нагрев стекла до экстремальных температур и быстрое охлаждение под высоким давлением.

Эта процедура создает нагрузку на стекло, что, в свою очередь, создает напряжение, которое начинается в центре изделия и распространяется дальше. Затем напряжение сжимается на внешних краях, что придает стеклянному листу прочность.

Как закаляется стекло? Вот «закулисный» взгляд на пятиэтапный процесс закалки стекла.

Процесс закалки стекла

После изготовления стекло готово к закалке.

Процесс закалки стекла включает следующие этапы:

1. Резка
2. Осмотр
3. Удаление загрязнений и необработанных краев
4. Экстремальный нагрев
5. Быстрое охлаждение

Вот более подробное описание каждого шага и его уникального назначения: 

1.

Придание стеклу желаемой формы

Первым шагом является придание стеклу желаемой формы. Изготовление, такое как окантовка или травление, должно быть завершено до закалки, иначе целостность конечного процесса может быть нарушена.

2. Осмотр стекла

Закалка – это процесс при экстремальных температурах, поэтому лист стекла не должен иметь дефектов, которые могут ослабить его структуру.

Обученный инспектор внимательно осматривает стекло на наличие пузырьков или трещин, которые могут помешать закалке стекла.

3. Загрязнения и острые края удаляются

Наждачная бумага или мягкий абразив удаляет все острые края со стекла. На этом этапе могут выполняться различные работы по шлифовке и изготовлению, в том числе выбор из множества стилей обработки кромки.

Затем деталь тщательно промывают, чтобы удалить все оставшиеся зерна стекла, образующиеся во время этого процесса, и любые другие частицы грязи, которые могут ослабить окончательный закал.

4.  Стекло нагревается до экстремальной температуры 

Стекло подается в печь для закалки партиями или в рамках непрерывного процесса подачи. Промышленная стандартная температура для закалки составляет 620° по Цельсию или 1148° по Фаренгейту.

5. Быстрое охлаждение или закалка

Стекло подвергается процедуре быстрого охлаждения под высоким давлением. Этот процесс длится всего несколько секунд, поскольку потоки воздуха из точно расположенных сопел быстро охлаждают внешние поверхности стекла.

По мере того как центр охлаждается, он пытается отступить, что оставляет его в напряжении, в то время как внешняя поверхность сжимается. Именно эта дихотомия придает закаленному стеклу его впечатляющую прочность.

ПРИМЕЧАНИЕ: Другим возможным процессом является химическая закалка, но она дороже, чем традиционная процедура нагрева и охлаждения. Здесь на стекло наносятся различные химические вещества для создания ионного обмена на его поверхности, что создает необходимое сжатие. New Angle Beveling не предлагает эту услугу.

Ресурс: Хотите узнать, что еще может сделать производитель стекла? Загрузите наш справочник по услугам и возможностям:

Преимущества закалки стекла

После закалки стекло проходит окончательную проверку качества перед доставкой заказчику. Закаленное стекло имеет много преимуществ, в том числе:

• Прочность: Этот процесс делает закаленное стекло в четыре-пять раз прочнее, чем незакаленное стекло, потому что при растяжении стекло ломается примерно в пять раз легче, чем при сжатии.
• Гибкость: Закаленное стекло можно разрезать на несколько форм, размеров и рисунков.
• Красота: Дополнительную красоту можно придать закаленному стеклу с помощью фаски, полировки или V-образной канавки.
• Безопасность: Если закаленное стекло каким-то образом разобьется, оно однозначно разобьется на мелкие, менее зазубренные осколки, а не на опасные стеклянные осколки.